一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，充分利用智能變電站高速傳輸的冗余信息，進行串補控制保護及線路保護算法功能優(yōu)化?？梢暂^好地解決以下問題：(1)由于高抗保護動作或斷路器失靈保護動作，本站線路開關跳閘而無法聯(lián)動退出站內串補的問題；(2)串補重投時刻與線路保護動作的協(xié)調配合問題；(3)線路保護動作與串補GAP觸發(fā)信號結合，改善保護動作性能。
【專利說明】—種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種協(xié)調控制方法，具體涉及一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法。
【背景技術】
[0002]在輸電線路上增設串聯(lián)補償電容能夠補償線路電感，起到有效縮短線路電氣距離、提高線路輸送功率及提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平的作用。同時，裝設串補裝置后，可明顯減少輸電走廊的新建設需求量，有較好的經濟及環(huán)保效益。
[0003]串補裝置本體結構復雜除串補電容外還包含金屬氧化物過電壓限制器(MOV)、火花間隙(GAP)、阻尼回路等一次設備。因而其控制保護系統(tǒng)的結構與功能也相對較為復雜。在串補線路發(fā)生故障及故障切除的過程中，串補本體控制保護系統(tǒng)除完成對串補電各、MOV的保護功能外，還需與線路保護裝置進行互動。在此互動過程中，存在一些問題:
[0004]如正常情況下，串補站線路保護動作時，將會聯(lián)動串補相關相，將線路保護動作相的串補電容旁路。而對于現(xiàn)有串補控制保護系統(tǒng)當本站電抗器保護及失靈保護動作切除線路斷路器后，不會聯(lián)動串補旁路開關。從而導致串補電容在這種情況下承受較高過電壓，而對設備不利的運行狀況；串補重投與線路保護的重合閘，目前是靠固定時間來配合，在某些情況下會出現(xiàn)串補重投于永久性故障，從而對串補電容帶來進一步的短路電流沖擊；串補線路的距離保護算法與串補電容的實時運行狀態(tài)無關，對于正方向存在串補電容的一側后備距離保護的整定均按串補電容無MOV及GAP的極端情況計算，從而損失了后備距離I段的保護范圍。
【發(fā)明內容】
[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，充分利用智能變電站高速傳輸的冗余信息，進行串補控制保護及線路保護算法功能優(yōu)化?？梢暂^好地解決以下問題:(I)由于高抗保護動作或斷路器失靈保護動作，本站線路開關跳閘而無法聯(lián)動退出站內串補的問題；(2)串補重投時刻與線路保護動作的協(xié)調配合問題；(3)線路保護動作與串補GAP觸發(fā)信號結合，改善保護動作性能。
[0006]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術方案:
[0007]本發(fā)明提供一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:基于智能變電站建立串補控制保護與繼電保護信息傳輸網絡；
[0009]步驟2:進行電抗器保護及斷路器保護分別與串補控制保護的協(xié)調配合；
[0010]步驟3:進行串補控制保護中重投時間與線路保護協(xié)調配合；
[0011]步驟4:進行線路保護中整定范圍與串補控制保護的協(xié)調配合。
[0012]所述步驟I中，智能變電站按IEC-61850規(guī)約以組網方式采集和傳遞信息，信息傳輸網絡包括過程層、間隔層和站控層。
[0013]所述過程層包括合并單元、智能終端及串補控制保護的前端采集裝置；合并單元將采集到的電氣量信息傳輸入過程層網絡，智能終端將狀態(tài)量信息傳輸到過程層網絡并執(zhí)行過程層網絡中傳來的跳閘命令，前端采集裝置從過程層網絡采集所需的電氣量信息和狀態(tài)量信息;
[0014]間隔層包括線路保護、電抗器保護、斷路器保護和串補控制保護；間隔層從過程層獲得需要的電氣量信息和狀態(tài)量信息，同時將相關動作信息上送站控層網絡；
[0015]站控層包括保信子站及串補控制子站，兩者均通過站控層網絡獲取相關動作信息及電氣量信息，并上送至相關的監(jiān)控主站。
[0016]所述步驟2中，典型串補工程系統(tǒng)包括站內母線、第一斷路器CB1、第一斷路器CB2、串補線路、串補電容C、火花間隙GAP、串補旁路開關CBC、第一高壓并聯(lián)電抗器SR1、電流互感器CT和電壓互感器PT ;串補線路通過第一斷路器CBl和第二斷路器CB2與站內母線連接，第一高壓并聯(lián)電抗器SRl和電壓互感器PT分別與串補線路并聯(lián)；電流互感器CT和串補電容C串接于串補線路中，火花間隙GAP及串補旁路開關CBC并聯(lián)于串補電容C的兩端。
[0017]當串補線路發(fā)生故障后，串補線路保護動作信號聯(lián)動串補旁路開關CBC，將串補電容C旁路；當第一斷路器CBl和第二斷路器CB2跳閘后，第一高壓并聯(lián)電抗器SRl的繼電保護動作以及第一斷路器CBl或第二斷路器CB2的失靈保護動作導致第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均跳閘時，串補控制保護通過第一斷路器CBl和第二斷路器CB2各自的GOOSE變位信息判斷第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的狀態(tài)，一旦檢測到第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均為跳開狀態(tài)，則同時發(fā)閉鎖串補命令。
[0018]對第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的動作情況進行判別時，首先對第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息進行甄別，如果是第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息均從合位變?yōu)榉治?，則通過對串補線路電流與電流定值Isetl進行比較，如果串補線路電流小于電流設定值Isrtl，則表明串補控制保護所在串補線路失電，進一步確認如果串補旁路開關CBC為合位則無需進行進一步操作，如果串補旁路開關CBC為分位則發(fā)出閉合串補旁路開關CBC的命令。
[0019]所述步驟3中，實時監(jiān)測第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息和串補線路電流，綜合判斷第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的重合閘狀態(tài)，在檢測到第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均為合閘狀態(tài)且負荷電流大于電流設定值Isrt2時，確認串補線路已帶電，將串補旁路開關CBC延時，此時間大于線路保護的后加速時間，延時時間取40ms?60ms分閘，串補電容C重新投入運行。
[0020]所述步驟4中，對于線路保護，串補控制保護將火花間隙GAP動作信息以GOOSE格式上傳到信息傳輸網絡中，線路保護通過采集火花間隙GAP動作信息，對串補電容C、火花間隙GAP以及串補旁路開關CBC的整體運行狀態(tài)做出判別；
[0021](I)如果火花間隙GAP被觸發(fā)表明串補電容C已被旁路，則線路保護范圍不考慮串補電容C的影響，采用下式計算距離I段的阻抗定值Z1，有:
[0022]Z1 = k*ZL
[0023]其中，Zl為被保護線路全長阻抗值，k取0.7?0.8 ;
[0024](2)如果火花間隙GAP未被觸發(fā)表明串補電容C未被旁路，則采用下式計算距離I段的阻抗定值Z1，有:
[0025]Z1=^iZ,
[0026]其中，Up為串補電容C保護級電壓，即表示當串補電容C兩端電壓高于Up時，其MOV導通，串補電容C的電壓被保持為Up ；IC為流過串補電容C的電流。
[0027]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0028]本發(fā)明所針對的線路為串聯(lián)補償線路，判斷過程充分利用智能站冗余高速傳遞信息，在獲得全站其它監(jiān)測點的電氣及開關量信息的基礎上，可以較好地實現(xiàn)高抗保護及失靈保護動作本側開關三跳時對串補的聯(lián)閉鎖、串補的自適應重投以及線路保護后備距離范圍的動態(tài)調整。從而提聞串補控制系統(tǒng)的整體性能以及串補線路保護的性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明實施例中信息傳輸網絡示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實施例中典型串補工程系統(tǒng)接線示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實施例中串補旁路開關CBC動作邏輯流程圖；
[0032]圖4是本發(fā)明實施例中串補控制保護重投時間邏輯流程示意圖；
[0033]圖5是本發(fā)明實施例中線路保護距離I段自適應整定邏輯流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0035]隨著智能變電站的發(fā)展，站內網絡傳輸技術的成熟及相關規(guī)約的完善。智能變電站的保護已實現(xiàn)了網絡化信息傳輸方式的應用。本發(fā)明充分利用智能變電站冗余化信息高速傳遞的特性，充分應用多類型，多點信息以解決前述的在串補控制保護系統(tǒng)及線路保護協(xié)調控制中的幾個問題。
[0036]本發(fā)明提供一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0037]步驟1:基于智能變電站建立串補控制保護與繼電保護信息傳輸網絡；
[0038]步驟2:進行電抗器保護及斷路器保護分別與串補控制保護的協(xié)調配合；
[0039]步驟3:進行串補控制保護中重投時間與線路保護協(xié)調配合；
[0040]步驟4:進行線路保護中整定范圍與串補控制保護的協(xié)調配合。
[0041]所述步驟I中，智能變電站按IEC-61850規(guī)約以組網方式采集和傳遞信息，信息傳輸網絡包括過程層、間隔層和站控層，如圖1。
[0042]所述過程層包括合并單元、智能終端及串補控制保護的前端采集裝置；合并單元將采集到的電氣量信息傳輸入過程層網絡，智能終端將狀態(tài)量信息傳輸到過程層網絡并執(zhí)行過程層網絡中傳來的跳閘命令，前端采集裝置從過程層網絡采集所需的電氣量信息和狀態(tài)量信息;
[0043]間隔層包括線路保護、電抗器保護、斷路器保護和串補控制保護；間隔層從過程層獲得需要的電氣量信息和狀態(tài)量信息，同時將相關動作信息上送站控層網絡；
[0044]站控層包括保信子站及串補控制子站，兩者均通過站控層網絡獲取相關動作信息及電氣量信息，并上送至相關的監(jiān)控主站。
[0045]所述步驟2中，(如圖2)典型串補工程系統(tǒng)包括站內母線、第一斷路器CB1、第一斷路器CB2、串補線路、串補電容C、火花間隙GAP、串補旁路開關CBC、第一高壓并聯(lián)電抗器SRl、電流互感器CT和電壓互感器PT ;串補線路通過第一斷路器CBl和第二斷路器CB2與站內母線連接，第一高壓并聯(lián)電抗器SRl和電壓互感器PT分別與串補線路并聯(lián)；電流互感器CT和串補電容C串接于串補線路中，火花間隙GAP及串補旁路開關CBC并聯(lián)于串補電容C的兩端。
[0046]如圖3，當串補線路發(fā)生故障后，串補線路保護動作信號聯(lián)動串補旁路開關CBC，將串補電容C旁路；當第一斷路器CBl和第二斷路器CB2跳閘后，第一高壓并聯(lián)電抗器SRl的繼電保護動作以及第一斷路器CBl或第二斷路器CB2的失靈保護動作導致第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均跳閘時，串補控制保護通過第一斷路器CBl和第二斷路器CB2各自的GOOSE變位信息判斷第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的狀態(tài)，一旦檢測到第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均為跳開狀態(tài)，則同時發(fā)閉鎖串補命令。
[0047]對第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的動作情況進行判別時，首先對第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息進行甄別，如果是第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息均從合位變?yōu)榉治?，則通過對串補線路電流與電流定值Isetl進行比較，如果串補線路電流小于電流設定值Isrtl，則表明串補控制保護所在串補線路失電，進一步確認如果串補旁路開關CBC為合位則無需進行進一步操作，如果串補旁路開關CBC為分位則發(fā)出閉合串補旁路開關CBC的命令。
[0048]所述步驟3中，(如圖4)實時監(jiān)測第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息和串補線路電流，綜合判斷第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的重合閘狀態(tài)，在檢測到第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均為合閘狀態(tài)且負荷電流大于電流設定值Isrt2時，確認串補線路已帶電，將串補旁路開關CBC延時，此時間大于線路保護的后加速時間，延時時間取40ms?60ms分閘，串補電容C重新投入運行。
[0049]所述步驟4中，(如圖5)對于線路保護，串補控制保護將火花間隙GAP動作信息以GOOSE格式上傳到信息傳輸網絡中，線路保護通過采集火花間隙GAP動作信息，對串補電容C、火花間隙GAP以及串補旁路開關CBC的整體運行狀態(tài)做出判別；
[0050](I)如果火花間隙GAP被觸發(fā)表明串補電容C已被旁路，則線路保護范圍不考慮串補電容C的影響，采用下式計算距離I段的阻抗定值Z1，有:
[0051]Z1 = k*ZL
[0052]其中，Zl為被保護線路全長阻抗值，k取0.7?0.8 ;
[0053](2)如果火花間隙GAP未被觸發(fā)表明串補電容C未被旁路，則采用下式計算距離I段的阻抗定值Z1，有:
[0054]Z嚴k'Zf 女卞
[0055]其中，Up為串補電容C保護級電壓，即表示當串補電容C兩端電壓高于Up時，其MOV導通，串補電容C的電壓被保持為Up ；IC為流過串補電容C的電流。
[0056]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 步驟1:基于智能變電站建立串補控制保護與繼電保護信息傳輸網絡； 步驟2:進行電抗器保護及斷路器保護分別與串補控制保護的協(xié)調配合； 步驟3:進行串補控制保護中重投時間與線路保護協(xié)調配合； 步驟4:進行線路保護中整定范圍與串補控制保護的協(xié)調配合。
2.根據權利要求1所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:所述步驟I中，智能變電站按IEC-61850規(guī)約以組網方式采集和傳遞信息，信息傳輸網絡包括過程層、間隔層和站控層。
3.根據權利要求2所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:所述過程層包括合并單元、智能終端及串補控制保護的前端采集裝置；合并單元將采集到的電氣量信息傳輸入過程層網絡，智能終端將狀態(tài)量信息傳輸到過程層網絡并執(zhí)行過程層網絡中傳來的跳閘命令，前端采集裝置從過程層網絡采集所需的電氣量信息和狀態(tài)量信息； 間隔層包括線路保護、電抗器保護、斷路器保護和串補控制保護；間隔層從過程層獲得需要的電氣量信息和狀態(tài)量信息，同時將相關動作信息上送站控層網絡； 站控層包括保信子站及串補控制子站，兩者均通過站控層網絡獲取相關動作信息及電氣量信息，并上送至相關的監(jiān)控主站。
4.根據權利要求1所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:所述步驟2中，典型串補工程系統(tǒng)包括站內母線、第一斷路器CB1、第一斷路器CB2、串補線路、串補電容C、火花間隙GAP、串補旁路開關CBC、第一高壓并聯(lián)電抗器SR1、電流互感器CT和電壓互感器PT ;串補線路通過第一斷路器CBl和第二斷路器CB2與站內母線連接，第一高壓并聯(lián)電抗器SRl和電壓互感器PT分別與串補線路并聯(lián)；電流互感器CT和串補電容C串接于串補線路中，火花間隙GAP及串補旁路開關CBC并聯(lián)于串補電容C的兩端。
5.根據權利要求4所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:當串補線路發(fā)生故障后，串補線路保護動作?目號聯(lián)動串補芳路開關CBC,將串補電容C芳路；當第一斷路器CBl和第二斷路器CB2跳閘后，第一高壓并聯(lián)電抗器SRl的繼電保護動作以及第一斷路器CBl或第二斷路器CB2的失靈保護動作導致第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均跳閘時，串補控制保護通過第一斷路器CBl和第二斷路器CB2各自的GOOSE變位信息判斷第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的狀態(tài)，一旦檢測到第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均為跳開狀態(tài)，則同時發(fā)閉鎖串補命令。
6.根據權利要求5所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:對第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的動作情況進行判別時，首先對第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息進行甄別，如果是第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息均從合位變?yōu)榉治?，則通過對串補線路電流與電流定值Isrtl進行比較，如果串補線路電流小于電流設定值Isrtl，則表明串補控制保護所在串補線路失電，進一步確認如果串補旁路開關CBC為合位則無需進行進一步操作，如果串補旁路開關CBC為分位則發(fā)出閉合串補芳路開關CBC的命令。
7.根據權利要求1所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:所述步驟3中，實時監(jiān)測第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的GOOSE變位信息和串補線路電流，綜合判斷第一斷路器CBl和第二斷路器CB2的重合閘狀態(tài)，在檢測到第一斷路器CBl和第二斷路器CB2均為合閘狀態(tài)且負荷電流大于電流設定值Iset2時，確認串補線路已帶電，將串補旁路開關CBC延時，此時間大于線路保護的后加速時間，延時時間取40ms?60ms分閘，串補電容C重新投入運行。
8.根據權利要求1所述的串補控制保護與繼電保護的協(xié)調控制方法，其特征在于:所述步驟4中，對于線路保護，串補控制保護將火花間隙GAP動作信息以GOOSE格式上傳到信息傳輸網絡中，線路保護通過采集火花間隙GAP動作信息，對串補電容C、火花間隙GAP以及串補芳路開關CBC的整體運行狀態(tài)做出判別； (1)如果火花間隙GAP被觸發(fā)表明串補電容C已被旁路，則線路保護范圍不考慮串補電容C的影響，采用下式計算距離I段的阻抗定值Z1，有:
Z1 = k*ZL 其中，Zl為被保護線路全長阻抗值，k取0.7?0.8 ; (2)如果火花間隙GAP未被觸發(fā)表明串補電容C未被旁路，則采用下式計算距離I段的阻抗定值Z1，有: Z,=k*(ZL--^-) 其中，Up為串補電容C保護級電壓，即表示當串補電容C兩端電壓高于Up時，其MOV導通，串補電容C的電壓被保持為Up 為流過串補電容C的電流。
【文檔編號】H02H7/26GK104269848SQ201410552932
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】杜丁香, 周澤昕, 王德林, 李仲青, 黃蕙, 裘喻濤, 王興國 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 國網浙江省電力公司, 國網重慶市電力公司